JVM监控及诊断工具

本文目录

• 命令行
• • jps 查看正在运行的Java进程
  • jstat：查看JVM统计信息
  • jinfo：实时查看和修改JVM配置参数
  • jmap：导出内存映像文件&内存使用情况
  • jhat：JDK自带堆分析工具
  • jstack：打印JVM中线程快照
  • jcmd：多功能命令行
• GUI
• • JDK自带的工具
  • 第三方工具
  • Jconsole
  • Visual VM
  • Eclipse MAT
  • JProfiler
  • Arthas

命令行

jps 查看正在运行的Java进程

ps(Java Process Status)：显示指定系统内所有的HotSpot虚拟机进程（查看虚拟机进程信息），可用于查询正在运行的虚拟机进程。

说明：对于本地虚拟机进程来说，进程的本地虚拟机ID与操作系统的进程ID是一致的，是唯一的。

基本使用语法为：jps [options] [hostid]

我们还可以通过追加参数，来打印额外的信息

options参数

• -q：仅仅显示LVMID（local virtual machine id），即本地虚拟机唯一id。不显示主类的名称等
• -l：输出应用程序主类的全类名 或 如果进程执行的是jar包，则输出jar完整路径
• -m：输出虚拟机进程启动时传递给主类main()的参数
• -v：列出虚拟机进程启动时的JVM参数。比如：-Xms20m -Xmx50m是启动程序指定的jvm参数。

说明：以上参数可以综合使用。

补充：如果某 Java 进程关闭了默认开启的UsePerfData参数（即使用参数-XX：-UsePerfData），那么jps命令（以及下面介绍的jstat）将无法探知该Java 进程。

hostid参数

RMI注册表中注册的主机名。如果想要远程监控主机上的 java 程序，需要安装 jstatd。

对于具有更严格的安全实践的网络场所而言，可能使用一个自定义的策略文件来显示对特定的可信主机或网络的访问，尽管这种技术容易受到IP地址欺诈攻击。

如果安全问题无法使用一个定制的策略文件来处理，那么最安全的操作是不运行jstatd服务器，而是在本地使用jstat和jps工具。

jstat：查看JVM统计信息

jstat（JVM Statistics Monitoring Tool）：用于监视虚拟机各种运行状态信息的命令行工具。它可以显示本地或者远程虚拟机进程中的类装载、内存、垃圾收集、JIT编译等运行数据。在没有GUI图形界面，只提供了纯文本控制台环境的服务器上，它将是运行期定位虚拟机性能问题的首选工具。常用于检测垃圾回收问题以及内存泄漏问题。

基本使用语法为：jstat - [-t] [-h] [ []]

查看命令相关参数：jstat-h 或 jstat-help

其中vmid是进程id号，也就是jps之后看到的前面的号码

option参数

选项option可以由以下值构成。

类装载相关的：

• -class：显示ClassLoader的相关信息：类的装载、卸载数量、总空间、类装载所消耗的时间等

垃圾回收相关的：

• -gc：显示与GC相关的堆信息。包括Eden区、两个Survivor区、老年代、永久代等的容量、已用空间、GC时间合计等信息。
• -gccapacity：显示内容与-gc基本相同，但输出主要关注Java堆各个区域使用到的最大、最小空间。
• -gcutil：显示内容与-gc基本相同，但输出主要关注已使用空间占总空间的百分比。
• -gccause：与-gcutil功能一样，但是会额外输出导致最后一次或当前正在发生的GC产生的原因。
• -gcnew：显示新生代GC状况
• -gcnewcapacity：显示内容与-gcnew基本相同，输出主要关注使用到的最大、最小空间
• -geold：显示老年代GC状况
• -gcoldcapacity：显示内容与-gcold基本相同，输出主要关注使用到的最大、最小空间
• -gcpermcapacity：显示永久代使用到的最大、最小空间。

JIT相关的：

• -compiler：显示JIT编译器编译过的方法、耗时等信息
• -printcompilation：输出已经被JIT编译的方法

jinfo：实时查看和修改JVM配置参数

jinfo(Configuration Info for Java)：查看虚拟机配置参数信息，也可用于调整虚拟机的配置参数。在很多情况卡，Java应用程序不会指定所有的Java虚拟机参数。而此时，开发人员可能不知道某一个具体的Java虚拟机参数的默认值。在这种情况下，可能需要通过查找文档获取某个参数的默认值。这个查找过程可能是非常艰难的。但有了jinfo工具，开发人员可以很方便地找到Java虚拟机参数的当前值

基本使用语法为：jinfo [options] pid

说明：java 进程ID必须要加上

jmap：导出内存映像文件&内存使用情况

map（JVM Memory Map）：作用一方面是获取dump文件（堆转储快照文件，二进制文件），它还可以获取目标Java进程的内存相关信息，包括Java堆各区域的使用情况、堆中对象的统计信息、类加载信息等。开发人员可以在控制台中输入命令“jmap -help”查阅jmap工具的具体使用方式和一些标准选项配置。

基本使用语法为：

• jmap [option]
• jmap [option] <executable
• jmap [option] [server_id@]

jhat：JDK自带堆分析工具

jhat(JVM Heap Analysis Tool)：Sun JDK提供的jhat命令与jmap命令搭配使用，用于分析jmap生成的heap dump文件（堆转储快照）。jhat内置了一个微型的HTTP/HTML服务器，生成dump文件的分析结果后，用户可以在浏览器中查看分析结果（分析虚拟机转储快照信息）。

使用了jhat命令，就启动了一个http服务，端口是7000，即http://localhost:7000/，就可以在浏览器里分析。

说明：jhat命令在JDK9、JDK10中已经被删除，官方建议用VisualVM代替。

基本适用语法：jhat

jstack：打印JVM中线程快照

jstack（JVM Stack Trace）：用于生成虚拟机指定进程当前时刻的线程快照（虚拟机堆栈跟踪）。线程快照就是当前虚拟机内指定进程的每一条线程正在执行的方法堆栈的集合。

生成线程快照的作用：可用于定位线程出现长时间停顿的原因，如线程间死锁、死循环、请求外部资源导致的长时间等待等问题。这些都是导致线程长时间停顿的常见原因。当线程出现停顿时，就可以用jstack显示各个线程调用的堆栈情况。

在thread dump中，要留意下面几种状态

• 死锁，Deadlock（重点关注）
• 等待资源，Waiting on condition（重点关注）
• 等待获取监视器，Waiting on monitor entry（重点关注）
• 阻塞，Blocked（重点关注）
• 执行中，Runnable
• 暂停，Suspended
• 对象等待中，Object.wait() 或 TIMED＿WAITING
• 停止，Parked

jcmd：多功能命令行

在JDK 1.7以后，新增了一个命令行工具jcmd。它是一个多功能的工具，可以用来实现前面除了jstat之外所有命令的功能。比如：用它来导出堆、内存使用、查看Java进程、导出线程信息、执行GC、JVM运行时间等。

cmd拥有jmap的大部分功能，并且在Oracle的官方网站上也推荐使用jcmd命令代jmap命令

jcmd 进程号 具体命令：显示指定进程的指令命令的数据

• Thread.print 可以替换 jstack指令
• GC.class_histogram 可以替换 jmap中的-histo操作
• GC.heap_dump 可以替换 jmap中的-dump操作
• GC.run 可以查看GC的执行情况
• VM.uptime 可以查看程序的总执行时间，可以替换jstat指令中的-t操作
• VM.system_properties 可以替换 jinfo -sysprops 进程id
• VM.flags 可以获取JVM的配置参数信息

GUI

JDK自带的工具

• jconsole：JDK自带的可视化监控工具。查看Java应用程序的运行概况、监控堆信息、永久区（或元空间）使用情况、类加载情况等
• Visual VM：Visual VM是一个工具，它提供了一个可视界面，用于查看Java虚拟机上运行的基于Java技术的应用程序的详细信息。
• JMC：Java Mission Control，内置Java Flight Recorder。能够以极低的性能开销收集Java虚拟机的性能数据。

第三方工具

• MAT：MAT（Memory Analyzer Tool）是基于Eclipse的内存分析工具，是一个快速、功能丰富的Java heap分析工具，它可以帮助我们查找内存泄漏和减少内存消耗
• JProfiler：商业软件，需要付费。功能强大。

Jconsole

jconsole：从Java5开始，在JDK中自带的java监控和管理控制台。用于对JVM中内存、线程和类等的监控，是一个基于JMX（java management extensions）的GUI性能监控工具。

Visual VM

Visual VM是一个功能强大的多合一故障诊断和性能监控的可视化工具。它集成了多个JDK命令行工具，使用Visual VM可用于显示虚拟机进程及进程的配置和环境信息（jps，jinfo），监视应用程序的CPU、GC、堆、方法区及线程的信息（jstat、jstack）等，甚至代替JConsole。在JDK 6 Update 7以后，Visual VM便作为JDK的一部分发布（VisualVM 在JDK／bin目录下）即：它完全免费。

主要功能：

• 1.生成/读取堆内存/线程快照
• 2.查看JVM参数和系统属性
• 3.查看运行中的虚拟机进程
• 4.程序资源的实时监控
• 5.JMX代理连接、远程环境监控、CPU分析和内存分析

官方地址：https://visualvm.github.io/index.html

Eclipse MAT

MAT（Memory Analyzer Tool）工具是一款功能强大的Java堆内存分析器。可以用于查找内存泄漏以及查看内存消耗情况。MAT是基于Eclipse开发的，不仅可以单独使用，还可以作为插件的形式嵌入在Eclipse中使用。是一款免费的性能分析工具，使用起来非常方便。

MAT可以分析heap dump文件。在进行内存分析时，只要获得了反映当前设备内存映像的hprof文件，通过MAT打开就可以直观地看到当前的内存信息。一般说来，这些内存信息包含：

• 所有的对象信息，包括对象实例、成员变量、存储于栈中的基本类型值和存储于堆中的其他对象的引用值。
• 所有的类信息，包括classloader、类名称、父类、静态变量等
• GCRoot到所有的这些对象的引用路径
• 线程信息，包括线程的调用栈及此线程的线程局部变量（TLS）

MAT 不是一个万能工具，它并不能处理所有类型的堆存储文件。但是比较主流的厂家和格式，例如Sun，HP，SAP 所采用的 HPROF 二进制堆存储文件，以及 IBM的 PHD 堆存储文件等都能被很好的解析。

最吸引人的还是能够快速为开发人员生成内存泄漏报表，方便定位问题和分析问题。虽然MAT有如此强大的功能，但是内存分析也没有简单到一键完成的程度，很多内存问题还是需要我们从MAT展现给我们的信息当中通过经验和直觉来判断才能发现

官方地址： https://www.eclipse.org/mat/downloads.php

JProfiler

在运行Java的时候有时候想测试运行时占用内存情况，这时候就需要使用测试工具查看了。在eclipse里面有 Eclipse Memory Analyzer tool（MAT）插件可以测试，而在IDEA中也有这么一个插件，就是JProfiler。JProfiler 是由 ej-technologies 公司开发的一款 Java 应用性能诊断工具。功能强大，但是收费。

特点：

• 使用方便、界面操作友好（简单且强大）
• 对被分析的应用影响小（提供模板）
• CPU，Thread，Memory分析功能尤其强大
• 支持对jdbc，noSql，jsp，servlet，socket等进行分析
• 支持多种模式（离线，在线）的分析
• 支持监控本地、远程的JVM
• 跨平台，拥有多种操作系统的安装版本

主要功能：

• 1-方法调用：对方法调用的分析可以帮助您了解应用程序正在做什么，并找到提高其性能的方法
• 2-内存分配：通过分析堆上对象、引用链和垃圾收集能帮您修复内存泄露问题，优化内存使用
• 3-线程和锁：JProfiler提供多种针对线程和锁的分析视图助您发现多线程问题
• 4-高级子系统：许多性能问题都发生在更高的语义级别上。例如，对于JDBC调用，您可能希望找出执行最慢的SQL语句。JProfiler支持对这些子系统进行集成分析

官网地址：https://www.ej-technologies.com/products/jprofiler/overview.html

Arthas

上述工具都必须在服务端项目进程中配置相关的监控参数，然后工具通过远程连接到项目进程，获取相关的数据。这样就会带来一些不便，比如线上环境的网络是隔离的，本地的监控工具根本连不上线上环境。并且类似于Jprofiler这样的商业工具，是需要付费的。

那么有没有一款工具不需要远程连接，也不需要配置监控参数，同时也提供了丰富的性能监控数据呢？

阿里巴巴开源的性能分析神器Arthas应运而生。

Arthas是Alibaba开源的Java诊断工具，深受开发者喜爱。在线排查问题，无需重启；动态跟踪Java代码；实时监控JVM状态。Arthas 支持JDK 6＋，支持Linux／Mac／Windows，采用命令行交互模式，同时提供丰富的 Tab 自动补全功能，进一步方便进行问题的定位和诊断。当你遇到以下类似问题而束手无策时，Arthas可以帮助你解决：

• 这个类从哪个 jar 包加载的？为什么会报各种类相关的 Exception？
• 我改的代码为什么没有执行到？难道是我没 commit？分支搞错了？
• 遇到问题无法在线上 debug，难道只能通过加日志再重新发布吗？
• 线上遇到某个用户的数据处理有问题，但线上同样无法 debug，线下无法重现！
• 是否有一个全局视角来查看系统的运行状况？
• 有什么办法可以监控到JVM的实时运行状态？
• 怎么快速定位应用的热点，生成火焰图？

官方地址：https://arthas.aliyun.com/doc/quick-start.html